重力与地形数据揭示的巴颜喀拉块体东缘垂向构造应力场

利用基于消去-恢复原理的最小二乘配置方法,对2009—2013年相对重力/GPS联合观测数据与EGM2008模型数据进行融合,更新了巴颜喀拉块体东缘地区的自由空气与布格重力异常场.基于该布格重力异常数据,以CRUST1.0地壳密度模型为初始条件,使用二维多边形棱柱体正演与非线性最小二乘反演方法,获取了巴颜喀拉块体东缘地壳分层密度结构.基于地壳不可压缩和均衡调整原理提出了计算垂向构造应力新方法,并结合上述地壳分层密度结构和地形数据计算了巴颜喀拉块体东缘垂向构造应力分布.结果表明,龙门山断裂带中南段蓄积了较高的正向构造应力（约40 MPa）,马尔康周边地区蓄积了较高的负向构造应力（约-30 MPa）.对研究区域1970年以来5级（M_S）以上地震进行统计发现,地震多发生在垂向构造应力梯度带上,垂向构造应力为正的地区易触发浅源地震,为负的地区易触发深源地震.在地壳横向变形强烈的区域,垂向构造应力与地震深度的对应关系减弱.

     

东北亚地区地壳密度结构与垂向构造应力场

本文利用EIGEN-6C4重力数据和ETOPO1地形数据,在考虑物质密度横向不均匀的情况下,在东北亚地区展开地壳均衡研究,并重点分析了长白山的隆升机制.首先,针对穿越长白山和库页岛的两条近乎东西向的剖面（剖面A、B）展开详细研究,以CRUST1.0模型为初始条件,利用布格重力异常数据,基于Airy模型和Airy-Pratt模型分别反演了相应剖面的地壳密度结构,发现两剖面的地壳密度呈现一定程度的横向不均匀特性;接着基于上述密度结构和高程数据,利用Airy均衡理论计算了相应剖面的均衡面深度,并进一步比较莫霍面（Moho）和均衡面的差异,计算了剖面的垂向构造应力分布;然后,把上述方法应用到整个东北亚地区,计算了1°采样的21条东西向剖面的垂向构造应力,插值得到整个东北亚地区的垂向构造应力分布.结果表明,东北亚大部分地区垂向构造应力基本为零,总体处于均衡状态,长白山地区垂向构造应力为-15~-25 MPa,日本列岛垂向构造应力为-40~-50 MPa,太平洋海沟垂向构造应力为15~25 MPa;最后,本文运用自由空气重力异常导纳方法,计算了长白山地区的有效弹性厚度（T_e）和加载比,发现长白山地区的T_e为10 km,表明该地区的岩石圈较为柔软;加载比结果显示,岩石圈初始加载主要来自莫霍面,占总加载的78%,表明长白山的隆升主要源自地幔物质上涌.

     

新疆精河6.6级地震周边地区密度构造、均衡异常以及岩石圈挠曲机理

依据EIGEN-6C4重力模型和ETOPO1高程模型数据,围绕新疆精河6.6级地震展开岩石圈均衡与挠曲机理研究,得到如下结论：（1）震中附近的布格与自由空气重力异常分别为-221和-92 mGal（10^-5m·s^-2）,震中位于重力异常高梯度带上;（2）震中周边地区地壳厚度约为50 km,密度结构总体变化平缓,东西方向地壳厚度变化较小,但自南向北地壳厚度逐渐变薄,精河6.6级地震初始破裂发生在上中地壳分界面附近;（3）震中附近岩石圈承载的垂向构造应力为20 MPa左右,震中位于岩石圈垂向构造应力极大值附近的高梯度带上;（4）地震周边地区岩石圈有效弹性厚度最优解为26 km,加载比最优解为F₁=1,F₂=F₃=0,表明该区域岩石圈相对坚硬,且导致岩石圈变形的初始加载全部来自地表.

     

利用重力/GPS联合观测数据计算地壳垂向构造应力的新方法

本文提出一种基于重力/GPS联合观测数据计算垂向构造应力的新方法.计算步骤如下:(1) 通过重力/GPS联合观测数据计算布格重力异常;(2) 依据布格重力异常数据推算莫霍面深度;(3) 依据GPS观测数据,通过均衡理论计算均衡面深度;(4) 依据莫霍面与均衡面之间剩余物质(壳幔物质密度差)所承受的附加浮力,计算地壳承载的垂向构造应力.本文利用上述构造应力新算法,计算了巴颜喀拉块体东边界及周边地区垂向构造应力分布,发现龙泉山断裂带以东地区垂向构造应力基本为零,龙泉山断裂带与龙门山断裂带之间地区垂向构造应力为正值,巴颜喀拉地块东部垂向构造应力为负值.鲜水河断裂带东南段周边蓄积了-40~-50 MPa的垂向构造应力,且梯度变化剧烈;松潘高原蓄积的垂向构造应力大约为-10~-20 MPa,相对较小.     

江淮地区布格重力异常与中强地震发生的构造环境分析

通过对布格重力异常等值线的离散化、梯度计算和粗化处理，生成江淮地区布格重力异常梯度分级图。布格重力异常高梯度区与中强地震的空间分布有很好的一致性，与低梯度分布区的弱地震活动性形成鲜明的对比。同时，布格重力异常高梯度区的分布具有线性展布特点，可以划分出两组布格重力异常梯级带，一组走向北东，另一组走向北西西。同方向的条带具有相互平行、间距近似相等的特点，不同方向的构造带相互交切，形成一幅网络状图象。沿着这些梯级带存在断裂构造，它们在晚第三纪至第四纪早期有过构造运动，但晚更新世以来活动不明显。在江淮地区，布格重力异常梯级带、晚第三纪至早第四纪活动断裂和中强地震在空间有比较明显的对应关系。因此，在现今构造活动不太强烈的地区，布格重力异常梯级带可以认为是划分中强地震潜在震源区的一个重要标志。     

华北地区中东部岩石圈挠曲与均衡特性以及地震活动性分析

华北地区中东部涵盖北京、天津以及即将建设的雄安新区等大型城市,区内发育了张渤地震带等多条大型活动断裂,地震活动性较强,历史上发生过多次6级以上地震.本文利用Fan小波的布格重力异常一致性方法研究该区的岩石圈有效弹性厚度和均衡调整初始加载比分布,同时基于均衡调整方法计算该区垂向构造应力分布,并将以上结果与历史地震活动进行统计分析.岩石圈挠曲分析表明,华北地区中东部的岩石圈有效弹性厚度为10~65 km,分布特征为自东南向西北逐渐减小.均衡调整初始加载比为0.5~0.8,表明现今的岩石圈挠曲状态主要由莫霍面加载形成.该区地壳承载的垂向构造应力约为-20~20 MPa,中西部地区垂向构造应力向上,东北和西南地区向下.统计分析结果显示,华北地区中东部的地震活动性随着岩石圈有效弹性厚度和均衡调整初始加载比的增加而减弱,垂向构造应力零值区域地震活动性较弱.雄安新区的岩石圈有效弹性厚度大约为15 km,均衡调整初始加载比为0.5~0.6,垂向构造应力为15~20 MPa,岩石圈参数对应的地震活动性较强,相关结果对于新区建设具有一定参考价值.

     

2018年阿拉斯加湾MW7.9地震震源复杂性

2018年1月23日,在美国阿拉斯加湾海域发生了一次M_W7.9地震.震源机制解表明这次地震以走滑为主,可能发生在近东西向或南北向的陡倾角断层上,早期余震并非线型展布.我们利用视震源时间函数分析确定了此次地震的总体破裂方向,并结合余震的空间展布特征构建了相互交叉的双断层模型,进而通过联合反演远场P波和SH波数据获得了此次地震的时空破裂过程.视震源时间函数分析表明总体破裂方向既非东西也非南北,而且反演结果表明,两个断层上都发生了错动,总体破裂时间~50 s,释放标量地震矩~8.11×10²⁰ Nm.震源时间函数表现出多事件特征,且两个断层破裂的时间过程也不相同.破裂首先在南北向断层的南端开始,很快触发了东西向断层,最后终止于南北向断层的北端.每个断层都具有相当的时空复杂性,位错分布很不均匀.东西向断层具有三个凹凸体,一个位于震源附近,其他两个位于断层两端.南北向断层有两个凹凸体,均位于断层北段,最大滑动量~5.0 m就出现在这里.发生最大位错的南北向断层延伸至阿拉斯加海沟,增加了触发阿拉斯加海沟其他断层发生破裂的可能性.

     

2020年西藏定日MW5.6地震震源参数估计和应力触发研究

2020年3月20日青藏高原西南缘定日县发生M_W5.6地震, 距2015年尼泊尔M_W7.9地震~250 km. 尼泊尔地震, 尤其是震后余滑是否触发了此次定日地震还有待研究. 本文联合合成孔径雷达和区域地震波资料研究定日地震的破裂特征. 首先利用近场形变和宽频带地震波资料, 通过贝叶斯自举优化算法揭示定日地震的均匀滑动模型; 然后在此基础上构建断层几何模型并反演震源滑动分布. 研究发现定日地震的发震断层走向~334°, 倾角~51°. 破裂主要集中在约2.0~5.5 km深度范围内. 破裂范围~5.6 km×4.4 km, 释放总的地震矩~3.33×10¹⁷N·m. 最大滑动量~1.27 m, 发生在3.786 km深度. 破裂以正断滑动为主兼少许右旋走滑分量, 同区域历史地震表现出相似的破裂机制, 表明印度板块向北东方向挤压欧亚板块, 在藏南地区产生了近东西向的张应力. 库仑应力变化研究表明, 尼泊尔M_W7.9地震主余震和定日地区四次历史地震共同触发了2020年定日M_W5.6地震, 其中尼泊尔地震震后2年的余滑引起的库仑应力变化占库仑应力增加总量的~40%, 震后余滑在未来地震危险性评估中发挥的作用不容忽视.

     

2018年永清MW 4.3地震前后岩石圈磁场变化特征

选取华北部分地区2016—2019年流动地磁矢量资料,分析2018年2月12日永清M_W 4.3地震前后岩石圈磁场变化特征。结果表明,地震前岩石圈磁场变化异常特征显著,震后异常消失。在震前岩石圈磁场变化中,磁场的D、I、F、H、Z分量出现不同程度的异常特征,这些震前异常呈现出相同的、相似的变化趋势。在震前随着时间的不断累积,岩石圈磁场变化异常愈加显著,其中震前1.5年期各分量震磁异常显著。与震前相比,震后岩石圈磁场变化特征及趋势发生了较大改变。     

汶川地震同震电离层扰动研究

利用中国大陆陆态观测网(CMONOC)的下关、 昆明和庐州GPS台站, 对汶川地震引起的同震电离层扰动(CID)进行研究。 通过对GPS原始观测数据进行处理证实汶川地震存在5个明显的同震电离层扰动(CID)现象。 根据GPS TEC时间序列和走时, 得到在电离层高度CID的水平传播速度为1.1 km/s, 属于震中区地表抬升引起的声波在电离层中传播速度; 同时, 也得到次一级CID传播速度接近0.7 km/s, 认为可能是重力波。 在此基础上, 利用射线追踪模型寻找震中位置发现, 当CID水平传播速度为1000 m/s时, 发震时刻对应的标准偏差能达到最小值19.55 s, 相应的CID起源位置是30.8°N, 103.15°E, 距离实际震中西南方向33.6 km。     

汶川MS8.0地震的前兆异常时空演化过程及其力学分析

为了研究2008年汶川M_S8.0地震前10年前兆异常的时空演化过程, 采用地震破裂区的几何中心和余震区椭圆中心线为中心的两种方法计算前兆异常的震中距。 结果表明: 在汶川地震前2年左右前兆异常逐渐增多; 近源区(震源2倍左右尺度)异常测项比大于25%, 远源区中震源3～5倍尺度区域的异常测项比为17%～24%。 前兆异常时空演化过程存在三个不同的变化阶段, 即α阶段(包括α₁和α₂, 震前700～3000 d)的异常主要分布在余震区以外的西南地区和西北地区, 表现为远源区与近源区的前兆均存在向外扩展的特点; β阶段(震前300～700 d)的异常分布在余震区西南部和北部地区, 表现为大范围出现异常; γ阶段(包括γ₁和γ₂, 震前300 d内)的异常分布范围较广, 异常主要分布在余震区的西南部和东北部地区, 表现为远源区的异常向震中收缩过程(γ₁)和近源区的异常向外扩展的过程(γ₂)。 地震孕育过程的实验研究和力学分析表明, 地震孕育过程中前兆异常的三阶段特征可能是受孕震体的控制, 是孕震过程中的一种表现形式, 是一个地震孕育过程中的普遍性特点, 对地震预测具有一定指导作用。     

地球自转与汶川地震的成因

通过对2008年5月12日四川汶川8级地震与地球自转关系的分析,提出了一个新的地震成因观点,认为地震的根本原因在于地球自转速率的变化。地球岩石圈由大小不同、质量不同的块体组成。比如,大洋块体薄、质量轻,大陆块体厚、质量重。地球自转速率变化时,就会造成这些块体运动的差异性。这种差异运动可能使块体之间发生“追尾”撞击或摩擦,从而引起地震。地震能量来自于块体间撞击或摩擦时损失的动能。     

龙门山构造带壳幔电性结构特征及其与汶川、芦山强震关系

青藏高原东缘龙门山构造带是研究青藏高原地壳物质向东侧向挤出的焦点地区.为探索龙门山构造带活动构造特征及其与发震构造的关系,本文通过布置垂直龙门山构造带南段芦山地震震源区的大地电磁测深剖面,运用多种数据处理手段,得到研究区可靠的电性结构,并通过与已有龙门山中段和北段剖面进行对比分析.研究表明：（1）青藏高原东缘岩石圈存在明显的低阻异常带——松潘岩石圈低阻带,该低阻异常带沿龙日坝断裂—岷山断裂—龙门山后山断裂分布,形成松潘—甘孜地块向扬子地块俯冲的深部动力学模式,通过统计研究区的历史强震,发现震源主要沿低阻异常带东侧分布,同时,低阻异常带也是低速度、低密度异常带,松潘岩石圈低阻带可能是扬子地块的西缘边界;（2）青藏高原物质东移过程中,受到克拉通型四川盆地的强烈阻挡,龙门山构造带表层岩块和物质发生仰冲推覆,表现为逆冲推覆特征的薄皮构造,中下地壳和上地幔顶部物质向龙门山构造带岩石圈深部俯冲,印支运动晚期,扬子古板块持续向华北板块俯冲,在上述构造运动作用下,呈现出刚性的上扬子地块西缘高阻楔形体向西插入柔性青藏块体的楔状构造;（3）根据电性结构推断,芦山地震受到深部上里隐伏壳幔韧性剪切带向上扩展的影响,构成芦山地震的深部主要动力来源;汶川地震的发生,在龙门山南段形成应力加载区,是触发或加快芦山地震孕育发生的另一个动力来源.

     

2008年汶川MS8.0地震前成都台NE向地电阻率趋势异常的数值模拟

本文针对汶川大地震前位于源区特殊部位的成都台NE测向地电阻率的大幅度趋势下降过程, 以测区地表地电阻率变化与测区内部介质(真)电阻率变化的物理联系的理论为依据, 模拟了测区底层因受孕震过程影响出现一个电性变化区域, 计算了该区域电阻率变化的程度以及其上界面逐步(向上)扩展对成都台地表装置系统地电阻率变化的影响。 结果表明, 当底层电性变化区域介质电阻率发生某种减小时, 在成都台的装置系统上测到的地电阻率确实会下降, 下降的幅度随着变化区域上界面向上的扩展而单调增大; 变化区域电阻率减小的程度越大, 这种影响也会更显著。 对于成都台7%的趋势下降异常而言, 从数值模拟的角度来看, 变化区域的电阻率变化可以取多种可能的量级, 不过不同量级的变化与其相应的上界面位置有关, 例如: 底层变化区域真电阻率下降幅度达20%左右时, 变化区域上界面到距地表430 m时, 地表装置视电阻率下降可达1%, 其影响才开始为地表装置系统所识别; 而要解释地表视电阻率有7%左右的视电阻率下降变化, 则要求这个变化区域的上界面上升到距地表122 m左右。     

汶川8.0级地震前高碑店和宁晋台超低频电磁辐射异常特征分析

2008年5月12日四川省汶川县发生8.0级强烈地震.地震发生前后的几个月,河北省高碑店和宁晋超低频地震电磁观测台记录到高值电磁辐射异常信息,本文对两台记录的异常信息特征进行了分析.     

The Spatial Distribution and Attribute Parameter Statistics of Landslides Triggered by the May 12th, 2008, MW7.9 Wenchuan Earthquake

A complete landslide inventory and attribute database is the importantly fundamental for the study of the earthquake-induced landslide. Substantial landslides were triggered by the M_W7.9 Wenchuan earthquake on May 12^th, 2008. Google Earth images of pre- and post-earthquakes show that 52 194 co-seismic landslides were recognized and mapped, with a total landslides area of 1 021 km².Based on the statistics,we assigned all landslide parameters and established the co-seismic landslides database, which includes area, length, and width of landslides, elevation of the scarp top and foot edge, and the top and bottom elevations of each located slope. Finally, the spatial distribution and the above attribute parameters of landslides were analyzed. The results show that the spatial distribution of the co-seismic landslides is extremely uneven. The landslides that mainly occur in a rectangular area (a width of 30 km of the hanging wall of the Yingxiu-Beichuan fault and a length of 120 km between Yingxiu and Beichuan) are obviously controlled by surface rupture, terrain, and peak ground acceleration. Meanwhile, a large number of small landslides (individual landslide area less than 10 000 m²)contribute less to the total landslides area. The number of landslides larger than 10 000 m² accounts for 38.7% of the total number of co-seismic landslides, while the area of those landslides account for 88% of the total landslides area. The 52 194 co-seismic landslides are caused by bedrock collapse that usually consists of three parts:source area, transport area, and accumulation area. However, based on the area-volume power-law relationship, the resulting regional landslide volume may be much larger than the true landslide volume if the landslide volume is calculated using the influenced area from each landslide.     

关于汶川地震遗址遗迹选址保护的若干建议

首先简要介绍了四川汶川8.0级地震现场考察的有关情况,然后重点对地震典型遗址、遗迹的选址评估原则进行了研究,并在此基础上设计出选址评估量表。最后,对北川、白鹿和穿心店等典型地震遗址、遗迹进行了选址评估,并提出了保护措施。     

基于PSInSAR的2008年汶川MS8.0地震震后形变场特征

2008年5月12日汶川M_S8.0地震造成了巨大的同震形变, 地表破裂带分布广泛。 为了研究汶川地震震后形变的分布特征, 收集了震后2008年5月28日至2010年9月15日的多时相ENVISAT ASAR数据, 该数据包括两个相邻条带, 能够覆盖震后形变区域。 使用基于单一主图像的PSInSAR处理技术分别对两个条带进行处理并拼接, 获得了震后时序形变图和年平均形变速率图。 研究结果显示, 龙门山断裂带两侧的震后形变分布特征明显不同, 断裂带西北盘形变量表现为LOS向隆升, 最大累积形变约为26 mm, 最大形变速率约为17±7 mm/a; 断裂带东南盘形变表现为LOS向沉降, 形变量较小, 最大累积形变约为-10 mm, 最大形变速率约为-5 mm/a。 汶川地震后的形变特征反映了龙门山断裂在此段具有逆冲为主兼有走滑分量的活动性质, 本文研究结果与震后GPS观测结果在形变趋势和量级方面具有较好的一致性。